Diffusionskonstante und Transportwärme von Wasserstoff und Deuterium in Niob

Wipf, H.

Book/Report

FZJ-2017-06195

Diffusionskonstante und Transportwärme von Wasserstoff und Deuterium in Niob

Wipf, H. (Corresponding author)FZJ*

1972
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 876, 92 p. (1972)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/15201

Report No.: Juel-0876-FF

Abstract: Es wurde die Diffusionskonstante und die Transportwärme von Wasserstoff und Deuterium in Niob bestimmt. Die Messungen wurden in der$\alpha$ -Phase des Nb-H (oder -D) -Systems und mit Wasserstoffkonzentrationen unter o,2 at % H (oder D) durchgeführt; in diesem Bereich kann man den Wasserstoff als ideales Gittergas betrachten /9/. Der Temperaturbereich der Messungen lag zwischen 150 und 320 K. Für die Messungen wurde folgendes Verfahren entwickelt: in einer mit Wasserstoff beladenen Niobfolie wurde durcheinen Heizstrom eine Temperaturerhöhung in einem Teil der Probe erzeugt. Die Temperaturerhöhung wurde durch den Widerstandsanstieg bestimmt. Entsprechend dem positiven Vorzeichen der Transportwärme diffyndierte Wasserstoff aus denwärmeren in die kälteren Probenteile. Die Abnahme der Wasserstoffkonzentration im erwärmten Probenteil wurde ebenfalls durch Widerstandsmessungen ermittelt. Daraus und aus der Temperaturerhöhung konnte die Transportwärme bestimmt werden. Nach Abschalten des Heizstroms diffundierte der Wasserstoff in die ehemals erwärmten Probenteile zurück. Aus dem Zeitverlauf dieser Rückdiffusion wurde die Diffusionskonstante ermittelt. Die wesentlichsten Ergebnisse der Messungen sind: 1. Es wurde eine starke Änderung der Aktivierungsenergie für Wasserstoffdiffusion bei 225 K festgestellt. Diese Änderung wurde erstmals durch Gorsky-Effekt-Messungen /1/ gefunden und konnte in dieser Arbeit bestätigt werden. 2. Im Gegensatz zu diesem Verhalten erwies sich die Aktivierungsenergie für Deuterium im untersuchten Temperaturbereich als konstant. 3. Das Verhältnis der Diffusionskonstanten von Wasserstoff und Deuterium wächst von 2 bei Zimmertemperatur bis auf ca. 15 bei 150 K. 4. In den Messungen wurde keine Konzentrationsabhängigkeit der Aktivierungsenergien festgestellt. Insbesondere ist auch die Temperatur, bei der sich die Aktivierungsenergie für Wasserstoff ändert, konzentrationsunabhängig. 5. Die Transportwärmen für Wasserstoff und Deuterium sindpositiv und betragen etwa o,12 bzw. o,14 ev. 6. Im Gegensatz zur Aktivierungsenergie zeigt die Transportwärme von Wasserstoff keine ausgeprägte Änderung bei 225 K. In der Diskussion wird gezeigt, daß bisher existierende theoretische Modelle das Verhalten der Diffusionskonstanten nicht erklären können; auch gibt es bisher noch keine quantitative Theorie für die Transportwärme.

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